專利名稱：吸入空氣量偏差檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差的檢測裝置，詳細地說，本發(fā)明涉及用在具有可改變進氣門的作用角或升程的可變氣門傳動裝置的內(nèi)燃機中的、適當?shù)臋z測裝置。
背景技術：
以前，具有能可變地控制進氣門的作用角或升程的可變氣門傳動裝置的內(nèi)燃機是公知的。在這種內(nèi)燃機中，由于可變地控制進氣門的作用角及升程，所以能不使用節(jié)氣門而通過該作用角及升程控制吸入空氣量。在這種情況下，由于在進氣管內(nèi)沒有產(chǎn)生負壓，所以可以減少內(nèi)燃機的泵送損失。
但是，由于在具有可變氣門傳動裝置的內(nèi)燃機中，吸入空氣量由作用角及升程決定，所以當氣缸間存在作用角及升程的偏差時，這會成為氣缸間吸入空氣量產(chǎn)生偏差的原因。對于作用角及升程的偏差對吸入空氣量的偏差造成的影響，特別是，在吸入空氣量少的小作用角、小升程時變得顯著，當吸入空氣量的偏差變得過大時，會引起內(nèi)燃機的扭矩變動，會引起廢氣排放的惡化。因此，在具有可變氣門傳動裝置的內(nèi)燃機中，要求檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差，并進行各氣缸的作用角及升程的調整、以便將偏差控制到容許范圍。
作為檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差的方法，例如有檢測每個氣缸的燃燒狀態(tài)，根據(jù)其偏差進行檢測的方法。關于檢測每個氣缸的燃燒狀態(tài)的偏差的方法，在專利文獻1等中被公開了。而且，還有下述方法，即，檢測出每個氣缸的進氣管負壓的變化量、每個氣缸的空燃比、或每個氣缸的燃燒壓力，根據(jù)它們的偏差檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差。
專利文獻1日本特許2831483號公報專利文獻2日本特開平4-299084號公報專利文獻3日本特開2004-176689號公報專利文獻4日本特開平5-156979號公報發(fā)明內(nèi)容但是，在前面列舉的各種檢測方法中，檢測時的計測誤差大，所以難以正確地檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差。如果不能正確地把握氣缸間的吸入空氣量的偏差狀態(tài)，就不能對每個氣缸正確地調整進氣門的作用角及升程。
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種能正確地檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差的吸入空氣量偏差檢測裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，第1項發(fā)明為一種在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差的裝置，其特征在于，用于在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差，其特征在于，具有噴射量控制機構，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側任一側變化；計算機構，求出通過所述噴射量控制機構使燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；及輸出機構，將所述計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度作為表示氣缸間的吸入空氣量的偏差程度的指標值輸出。
在第1項發(fā)明的基礎上，第2項發(fā)明的特征在于，具有比較機構，將所述噴射量控制機構使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度超過所述基準值時，判斷為氣缸間的吸入空氣量的偏差超過容許水平。
在第1項發(fā)明的基礎上，第3項發(fā)明的特征在于，具有比較機構，將所述噴射量控制機構使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度低于所述基準值時，判斷為氣缸間的吸入空氣量的偏差超過容許水平。
在第1至第3項發(fā)明中任一發(fā)明的基礎上，第4項發(fā)明的特征在于所述噴射量控制機構構成為，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向規(guī)定量增大側或規(guī)定量減小側周期性變化，所述計算機構構成為，從扭矩或轉速變化中抽出與燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分，將抽出的變動成分的振幅作為所述變化幅度求出。
為了實現(xiàn)上述目的，第5項發(fā)明為一種在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差的裝置，其特征在于，具有噴射量控制機構，使所述多個氣缸中的特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側任一側變化；計算機構，求出通過所述噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；及輸出機構，將所述計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度作為表示所述特定氣缸的吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出。
在第5項發(fā)明的基礎上，第6項發(fā)明的特征在于，具有比較機構，將所述噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度超過所述基準值時，判斷為所述特定氣缸中的吸入空氣量向過剩側的偏移超過容許水平。
在第5項發(fā)明的基礎上，第7項發(fā)明的特征在于，具有比較機構，將所述噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度低于所述基準值時，判斷為所述特定氣缸中的吸入空氣量向不足側的偏移超過容許水平。
在第5至第7項發(fā)明中任一發(fā)明的基礎上，第8項發(fā)明的特征在于所述噴射量控制機構構成為，使所述特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向規(guī)定量增大側或規(guī)定量減小側周期性變化，所述計算機構構成為，從扭矩或轉速變化中抽出與所述特定氣缸的燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分，將抽出的變動成分的振幅作為所述變化幅度求出。
為了實現(xiàn)上述目的，第9項發(fā)明為一種在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差的裝置，其特征在于，具有噴射量控制機構，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側任一側變化；計算機構，對每個氣缸求出通過所述噴射量控制機構使燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；及輸出機構，將所述計算機構求出的每個氣缸的扭矩或轉速的變化幅度作為表示各氣缸中吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出。
在第9項發(fā)明的基礎上，第10項發(fā)明的特征在于，具有比較機構，相對每個氣缸，將所述噴射量控制機構使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度超過所述基準值時，判斷為該氣缸中的吸入空氣量向過剩側的偏移超過容許水平。
在第9項發(fā)明的基礎上，第11項發(fā)明的特征在于，具有比較機構，相對每個氣缸，將所述噴射量控制機構使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度低于所述基準值時，判斷為該氣缸中的吸入空氣量向不足側的偏移超過容許水平。
在第9至第11項發(fā)明中任一發(fā)明的基礎上，第12項發(fā)明的特征在于所述噴射量控制機構構成為，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向規(guī)定量增大側或規(guī)定量減小側周期性變化，所述計算機構構成為，從對每個氣缸采樣的扭矩或轉速的變化中抽出與燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分，將抽出的變動成分的振幅作為各氣缸中的所述變化幅度求出。
為了實現(xiàn)上述目的，第13項發(fā)明為一種在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差的裝置，其特征在于，具有第一噴射量控制機構，使所述多個氣缸中的特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化；第一計算機構，求出通過所述第一噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；第二噴射量控制機構，在所述第一計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度未超過規(guī)定的基準值的情況下，使所述特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化；第二計算機構，求出通過所述第二噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；及輸出機構，將所述第一計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度、及所述第二計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度作為表示所述特定氣缸的吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出。
在第4、第8、第12項發(fā)明中任一發(fā)明的基礎上，第14項發(fā)明的特征在于所述噴射量控制機構以人身體可感覺到的頻帶之外的頻率使燃料噴射量周期性變化。
在第1至第14項發(fā)明中任一發(fā)明的基礎上，第15項發(fā)明的特征在于具有換算機構，其將氣缸間的吸入空氣量的偏差換算為氣缸間的進氣門的作用角及/或升程的偏差。
對于氣缸間的吸入空氣量存在偏差的情況，當使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側任一側變化時，與吸入空氣量的偏差程度對應，在扭矩或轉速上出現(xiàn)變化。根據(jù)第1項發(fā)明，由于將燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度作為表示氣缸間的吸入空氣量的偏差程度的指標值輸出，所以能正確地檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差。
特別是，根據(jù)第2項發(fā)明，由于使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化，所以與吸入空氣量適當或向不足側偏移的氣缸中不產(chǎn)生扭矩的變動相對，在吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸中與偏移的程度對應地產(chǎn)生扭矩的變動。因此，通過將燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的扭矩或轉速的變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較，能正確地判斷氣缸間的吸入空氣量的偏差是否超過容許水平。
而且，根據(jù)第3項發(fā)明，由于使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化，所以與吸入空氣量適當或向過剩側偏移的氣缸中產(chǎn)生一定的扭矩變動相對，在吸入空氣量向不足側偏移的氣缸中，與偏移的程度對應地，扭矩的變動減小。因此，通過將燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的扭矩或轉速的變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較，能正確地判斷氣缸間的吸入空氣量的偏差是否超過容許水平。
另外，根據(jù)第4項發(fā)明，由于使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量周期地變化，并從扭矩或轉速的變化中抽出與該變動頻率相同頻率的變動成分，所以不管內(nèi)燃機的運轉狀態(tài)為正常狀態(tài)還是過度狀態(tài)，都能正確地把握吸入空氣量的偏差程度。
根據(jù)第5項發(fā)明，由于將特定氣缸的燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度作為表示該特定氣缸的吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出，所以能正確地檢測出該特定氣缸中的吸入空氣量的偏移。而且，通過對所有氣缸分別檢測吸入空氣量的偏移，能正確地檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差。而且，根據(jù)本發(fā)明，由于使多個氣缸中的特定氣缸的燃料噴射量變化，所以能減小整體的燃料噴射量的變化，抑制扭矩或空燃比的變動。
特別地，根據(jù)第6項發(fā)明，由于使特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化，所以與該特定氣缸的吸入空氣量適當或向不足側偏移的情況下不產(chǎn)生扭矩的變動相對，在吸入空氣量向過剩側偏移的情況下與偏移的程度對應地產(chǎn)生扭矩的變動。因此，通過將特定氣缸中的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的扭矩或轉速的變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較，能正確地判斷出該特定氣缸中的吸入空氣量向過剩側的偏移是否超過容許水平。
而且，根據(jù)第7項發(fā)明，由于使特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化，所以與該特定氣缸的吸入空氣量適當或向過剩側偏移的情況下產(chǎn)生一定的扭矩變動相對，在吸入空氣量向不足側偏移的情況下，與偏移的程度對應地，扭矩的變動減小。因此，通過將特定氣缸中的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的扭矩或轉速的變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較，能正確地判斷出該特定氣缸中的吸入空氣量向不足側的偏移是否超過容許水平。
另外，根據(jù)第8項發(fā)明，由于使特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量周期地變化，并從扭矩或轉速的變化中抽出與該變動頻率相同頻率的變動成分，所以不管內(nèi)燃機的運轉狀態(tài)為正常狀態(tài)還是過度狀態(tài)，都能正確地把握該特定氣缸中的吸入空氣量的偏移。
根據(jù)第9項發(fā)明，由于對每個氣缸求出燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度，并將其作為表示各氣缸中的吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出，所以能正確地檢測出各氣缸中的吸入空氣量的偏移。而且，通過檢測各氣缸中的吸入空氣量的偏移，能正確地檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差。而且，根據(jù)本發(fā)明，與相對每個氣缸使燃料噴射量變化的情況相比，能在短時間內(nèi)檢測出各氣缸中的吸入空氣量的偏移。
特別是，根據(jù)第10項發(fā)明，由于使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化，所以與吸入空氣量適當或向不足側偏移的氣缸中不產(chǎn)生扭矩的變動相對，在吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸中與偏移的程度對應地產(chǎn)生扭矩的變動。因此，通過對每個氣缸求出燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的扭矩或轉速的變化幅度，并將其與規(guī)定的基準值進行比較，能正確地判斷出每個氣缸中吸入空氣量向過剩側的偏移是否超過容許水平。
而且，根據(jù)第11項發(fā)明，由于使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化，所以與吸入空氣量適當或向過剩側偏移的氣缸中產(chǎn)生一定的扭矩變動相對，在吸入空氣量向不足側偏移的氣缸中，與偏移的程度對應地，扭矩的變動減小。因此，通過對每個氣缸求出燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的扭矩或轉速的變化幅度，并將其與規(guī)定的基準值進行比較，能正確地判斷出每個氣缸中吸入空氣量向不足側的偏移是否超過容許水平。
另外，根據(jù)第12項發(fā)明，由于使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量周期地變化，并從對每個氣缸采樣的扭矩或轉速的變化中抽出與該變動頻率相同頻率的變動成分，所以不管內(nèi)燃機的運轉狀態(tài)為正常狀態(tài)還是過度狀態(tài)，都能正確地把握每個氣缸中的吸入空氣量的偏移。
根據(jù)第13項發(fā)明，由于使特定氣缸中的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化，并將那時的扭矩或轉速的變化幅度作為表示該特定氣缸中的吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出。而且，在上述變化幅度超過基準值的情況下，使特定氣缸中的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化，并將那時的扭矩或轉速的變化幅度作為表示該特定氣缸中的吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出。這樣，能防止在該特定氣缸中的吸入空氣量向過剩側偏移的情況下引起的失火現(xiàn)象，并能正確地檢測出該特定氣缸中的吸入空氣量的偏移。
而且，根據(jù)第14項發(fā)明，即使由于使燃料噴射量周期地變化而在扭矩中產(chǎn)生變動，也因為該頻率位于人可身體感覺到的頻帶之外，所以不會給乘員帶來不適感或不舒服感。
根據(jù)第15項發(fā)明，由于將氣缸間的吸入空氣量的偏差換算為氣缸間的進氣門的作用角及/或升程的偏差，所以能容易地進行修正吸入空氣量的偏差用的操作。


圖1用于說明適用作為本發(fā)明實施例1的吸入空氣量偏差檢測裝置的內(nèi)燃機的結構。
圖2表示內(nèi)燃機的產(chǎn)生扭矩和缸內(nèi)空燃比的關系。
圖3表示使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化時的、吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸中的缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速的變化。
圖4表示使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化時的、吸入空氣量向不足側偏移的氣缸中的缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速的變化。
圖5為在本發(fā)明的實施例1中執(zhí)行的作用角偏差檢測程序的流程圖。
圖6用于說明在圖5的程序中執(zhí)行的過濾處理的效果。
圖7為在本發(fā)明的實施例2中執(zhí)行的作用角偏差檢測程序的流程圖。
圖8為在本發(fā)明的實施例3中執(zhí)行的作用角偏差檢測程序的流程圖。
圖9表示使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化時的、吸入空氣量向不足側偏移的氣缸中的缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速的變化。
圖10表示使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化時的、吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸中的缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速的變化。
圖11為在本發(fā)明的實施例5中執(zhí)行的作用角偏差檢測程序的流程圖。
標號說明2—內(nèi)燃機4—進氣通路6—排氣通路10—燃燒室12—進氣門14—排氣門16—可變氣門傳動裝置18—噴射器22—致動器24—控制軸28—曲軸30—ECU32—空氣流量計4—曲軸角傳感器#1—第1氣缸#2—第2氣缸#3—第3氣缸
#4—第4氣缸具體實施方式
實施方式1下面，參照圖1至圖6說明本發(fā)明的實施方式1。
圖1用于說明適用作為本發(fā)明實施方式的吸入空氣量偏差檢測裝置的內(nèi)燃機的結構。本實施方式的內(nèi)燃機2構成為具有四個氣缸#1～#4的直列四缸內(nèi)燃機。
內(nèi)燃機2具有導入空氣的進氣通路4和排出燃燒氣體的排氣通路6。在進氣通路4的上游端設有空氣濾清器20，在距離空氣濾清器20很近的下游部分設置測定吸入空氣量(每單位時間的空氣的流入量)的空氣流量計32。進氣通路4的下游側端部和排氣通路6的上游側端部分別連接到各氣缸#1～#4的燃燒室10。在進氣通路4的下游部，在每個氣缸#1～#4上安裝噴射器18。
在燃燒室10和進氣通路4的連接部設置控制其連通狀態(tài)的進氣門12。在燃燒室10和排氣通路6的連接部設置控制其連通狀態(tài)的排氣門14。進氣門12和排氣門14都接收來自圖中未示出的凸輪軸的驅動力的輸入而進行開閉動作。特別是，對于每個氣缸#1～#4，在進氣門12上設置能對進氣門12的作用角及升程進行可變控制的可變氣門傳動裝置16。各可變氣門傳動裝置16由公共的控制軸24連接，通過由致動器(例如馬達)22旋轉驅動控制軸24，可以一體地驅動全部可變氣門傳動裝置16。在該內(nèi)燃機2中，對應圖中未示出的加速踏板的操作對致動器22進行操作，驅動可變氣門傳動裝置16，可變地控制進氣門12的作用角及升程，由此能不使用節(jié)氣門而控制吸入空氣量。
另外，盡管對可變氣門傳動裝置16的結構沒有限定，但是，例如可以如下構成。在凸輪軸和進氣門12之間設有與凸輪的動作同步地擺動的擺動臂。擺動臂具有自由度地安裝到內(nèi)燃機2上，以便能伴隨控制軸24的旋轉使相對進氣門12的基本相對角度變化。在這種結構中，當控制軸24轉動時，擺動臂和進氣門12的基準相對角度變化。而且，當該相對角度變化時，凸輪的推壓力開始傳遞到擺動臂之后，即、在凸輪的作用使擺動臂開始擺動之后，到擺動臂實際上開始壓下進氣門12的期間產(chǎn)生變化。因此，根據(jù)上述結構，通過由致動器22對控制軸24的旋轉位置進行控制，能改變進氣門12的作用角及升程的大小。
而且，內(nèi)燃機2具有作為其控制裝置的ECU(電子控制單元)30。在ECU30的輸出側連接上述噴射器18、可變氣門傳動裝置16等各種機器。除上述空氣流量計32之外，在ECU30的輸入側還連接上述曲軸角傳感器34等各種傳感器。曲軸角傳感器34為曲軸28每旋轉一定角度輸出信號的傳感器。ECU30基于各傳感器的輸出、根據(jù)規(guī)定的控制程序驅動各機器，還作為本發(fā)明的吸入空氣量偏差檢測裝置發(fā)揮作用。
接著，使用圖2至圖4說明吸入空氣量的偏差檢測的基本方法。首先，圖2表示內(nèi)燃機的產(chǎn)生扭矩和缸內(nèi)空燃比(A/F)的關系。如該圖所示，在空燃比與理論空燃比相比位于濃燃側的情況下，幾乎沒有相對空燃比的扭矩的變化。即，扭矩相對空燃比的靈敏度小。這是由于超過理論空燃比部分的燃料因為氧不足而不能燃燒，幾乎不會對扭矩產(chǎn)生作用。另一方面，在空燃比與理論空燃比相比位于稀燃側的情況下，扭矩對應空燃比發(fā)生大的變化，空燃比越靠近稀燃側，扭矩越小。即，扭矩相對空燃比的靈敏度大。這是由于供給的燃料全部燃燒，由燃燒的燃料量確定扭矩。在本發(fā)明中，利用這種扭矩相對空燃比的靈敏度差，檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差。
圖3和圖4表示在怠速狀態(tài)下，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化時的缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速的變化。內(nèi)燃機2在理論空燃比運轉時，內(nèi)燃機整體的空燃比為理論空燃比。但是，在氣缸間，進氣門12的作用角及升程存在偏差的情況下，存在吸入空氣量比標準量過剩的氣缸和吸入空氣量比標準量不足的氣缸，在前者的氣缸中，空燃比與理論空燃比相比位于稀燃側；在后者的氣缸中，空燃比與理論空燃比相比位于濃燃側。
在吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸(稱作稀燃氣缸)中，當如上所述使燃料噴射量變化時，缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速分別如圖3所示地變化。首先，缸內(nèi)空燃比經(jīng)過理論空燃比向稀燃側和濃燃側周期地變化。當缸內(nèi)空燃比位于稀燃側時，扭矩相對空燃比的靈敏度大，與此相對，當缸內(nèi)空燃比位于濃燃側時，扭矩相對空燃比的靈敏度小。因此，在稀燃氣缸中，當缸內(nèi)空燃比位于濃燃側時，扭矩大致一定；當缸內(nèi)空燃比位于稀燃側時，扭矩與稀燃的程度對應地降低。結果，稀燃氣缸的扭矩以與缸內(nèi)空燃比的變化相同的周期變化。而且，在怠速狀態(tài)下，轉速與扭矩對應地變化，所以轉速呈現(xiàn)和扭矩同樣的變化。理論空燃比運轉時的缸內(nèi)空燃比從理論空燃比向稀燃側偏移的越多，圖3中所示的扭矩的振動振幅ΔT、轉速的振動振幅ΔNe越大。
與此相對，在吸入空氣量向不足側偏移的氣缸(稱作濃燃氣缸)中，當如上所述使燃料噴射量變化時，缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速分別如圖4所示地變化。首先，缸內(nèi)空燃比在比理論空燃比靠濃燃側的區(qū)域周期地變化。但是，當缸內(nèi)空燃比位于濃燃側時，扭矩相對空燃比的靈敏度小，所以，在濃燃氣缸中，不管缸內(nèi)空燃比的變化，扭矩基本一定。而且，在怠速狀態(tài)下，和扭矩一樣，轉速基本一定。
鑒于以上原因，通過使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化，并監(jiān)測那時的扭矩或轉速的變化，能檢測出吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸的存在。即，在吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸存在的情況下，扭矩、轉速產(chǎn)生周期的變化。而且，如果存在吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸，則相反地也必然存在吸入空氣量向不足側偏移的氣缸。因此，扭矩或轉速的周期變化表示在氣缸間存在吸入空氣量的偏差。
而且，稀燃氣缸中的吸入空氣量向過剩側偏移的程度越大，扭矩、轉速的振動幅度越大。如果稀燃氣缸中的吸入空氣量向過剩側偏移的程度大，則相反地也可以說，濃燃氣缸中的吸入空氣量向不足側的偏移程度大。即，可以說氣缸間的吸入空氣量的偏差大。因此，通過檢測扭矩或轉速的變化，測定其振動幅度，可以正確地把握氣缸間的吸入空氣量的偏差程度。
下面，對ECU30執(zhí)行的處理進行說明。圖5的程序表示由ECU30執(zhí)行的程序。在該程序中，基于上述的基本方法檢測進氣門12的作用角及升程的偏差，并根據(jù)該結果判斷有無作用角及升程的校正的必要。
在圖5所示程序的最初步驟100中，判斷作為內(nèi)燃機2的控制模式、是否選擇了檢測作用角及升程(下面僅稱為作用角)的偏差的檢測模式。例如在車輛的行駛中、每行走一定的距離定期地自動選擇檢測模式。而且，也能作為內(nèi)燃機2的試運轉時或維修時的診斷模式的一個而選擇。
在選擇了檢測模式的情況下，通過從ECU30發(fā)給致動器22的指令信號操作各氣缸的可變氣門傳動裝置16，各氣缸的進氣門12將其作用角設定為規(guī)定的小作用角。通過將作用角設定成小作用角，可以使進氣門12的升程與作用角連動地變?yōu)樾∩獭＿@樣將進氣門12設定成小作用角是因為，作用角越小，作用角的偏差對吸入空氣量的偏差造成的影響越大。即，容易檢測出作用角的偏差。在將進氣門12設定成小作用角的狀態(tài)下，進行內(nèi)燃機2的怠速運轉(以上，步驟102)。
在接下來的步驟104中，使來自噴射器18的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化。該燃料噴射量的變動操作不是僅在某個特定的氣缸中進行，而是對所有的氣缸都同樣地進行。而且，避開人易于感覺到的頻率區(qū)域設定燃料噴射量的變動頻率。這是由于，對于在車輛的行駛中執(zhí)行檢測模式的情況，伴隨燃料噴射量的變動的扭矩或轉速的變動不會作為不適感傳遞給乘員。
使燃料噴射量周期地變化后，監(jiān)測那時的轉速(步驟106)。內(nèi)燃機2的轉速(每單位時間的旋轉數(shù))能通過來自處理曲軸角傳感器34的曲軸角信號取得。監(jiān)測后的轉速被緩沖寄存在存儲器中。
要是轉速的監(jiān)測時間達到規(guī)定時間，F(xiàn)FT等就對緩沖寄存后的轉速數(shù)據(jù)進行過濾處理，抽出和燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分(步驟108)。通過這種過濾處理，例如，如圖6所示，即使在空調等輔機負荷的變化引起轉速變化的情況下，通過抽出和燃料噴射量的變動周期Δt相同周期的變動成分，也可以在不受這種外部擾亂的影響的情況下，正確地抽出伴隨燃料噴射量的變動的轉速的變動。
在接下來的步驟110中，首先，根據(jù)步驟108檢測出的轉速的變動測定其振幅。如前所述，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化時的轉速的振幅與氣缸間的吸入空氣量的偏差量有關，吸入空氣量的偏差量越大，轉速的振幅越大。而且，作用角的偏差越大，氣缸間的吸入空氣量的偏差越大。即，氣缸間的作用角的偏差量越大，轉速的振幅也越大。在步驟110中，通過將測定的轉速振幅和預先準備的對應表對照，算出氣缸間產(chǎn)生的作用角的偏差量。
在接下來的步驟112中，判斷在步驟110中算出的作用角的偏差量是否超過規(guī)定的容許值。容許值是考慮吸入空氣量的偏差對扭矩變動或廢氣排放造成的影響及計測誤差而設定的。在作用角的偏差量不到容許值的情況下，可以判斷為現(xiàn)在沒有出現(xiàn)成為問題的吸入空氣量的偏差。對于這種情況，由于沒有校正各氣缸的進氣門12的作用角的必要，所以不進行特別處理，結束本程序。
另一方面，作為步驟112的判定結果，作用角的偏差量為容許值以上的情況下，可以判斷為在氣缸間存在不能忽視的吸入空氣量的偏差。對于這種情況，由于有校正進氣門12的作用角的必要，所以ECU30輸出用于通知操作者或維修者“作用角中存在偏差”的信號(步驟114)。該信號在進氣門12的作用角被適當?shù)匦Ｕ覛飧组g的吸入空氣量的偏差被消除之前輸出。
根據(jù)以上的程序，能正確地檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差，并且通過根據(jù)該檢測結果適當?shù)匦ＵM氣門12的作用角(及升程)，能迅速地消除氣缸間的吸入空氣量的偏差。另外，能通過針對每個氣缸調整可變氣門傳動裝置16的裝配狀態(tài)來校正進氣門12的作用角。不過，如果使各氣缸的可變氣門傳動裝置16具有能自動調整進氣門12的作用角的功能，則也可以根據(jù)步驟110中算出的作用角的偏差量(或轉速的變動幅度)進行自動調整。
另外，在上述實施方式中，通過由ECU30進行的上述步驟104的處理實現(xiàn)第1發(fā)明的“噴射量控制機構”，通過上述步驟106、108、110的處理實現(xiàn)第1發(fā)明的“計算機構”，通過上述步驟112、114的處理實現(xiàn)第1發(fā)明的“輸出機構”。
實施方式2下面，參照圖7說明本發(fā)明的實施方式2。
作為本發(fā)明實施方式2的吸入空氣量偏差檢測裝置，能通過在實施方式1中、使ECU30執(zhí)行圖7的程序代替圖5的程序來實現(xiàn)。
在實施方式1中，雖然檢測氣缸間產(chǎn)生的吸入空氣量的偏差，但是沒有檢測哪個氣缸的吸入空氣量多、哪個氣缸的吸入空氣量少。在個別地調整各氣缸的進氣門12的作用角及升程方面，希望對每個氣缸都能把握吸入空氣量相對基準值的偏移量。每個氣缸的吸入空氣量的偏移能根據(jù)上述的基本方法、通過對每個氣缸控制燃料噴射量來檢測。即，在使某一氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化時，扭矩或轉速產(chǎn)生周期的變化的情況下，可以判斷為該氣缸的吸入空氣量向過剩側偏移。而且，轉速等變動的振幅越大，可以判斷為吸入空氣量向過剩側的偏移越大。因此，通過對每個氣缸監(jiān)測使燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化，并測定其振動振幅，可以把握每個氣缸中吸入空氣量向過剩側偏移的程度。
圖7的程序表示本實施方式中由ECU30執(zhí)行的程序。在該程序中，根據(jù)上述的基本方法對每個氣缸檢測出進氣門12的作用角及升程，并基于其結果進行有無校正作用角及升程的必要的判斷。
在圖7所示程序的最初的步驟200中，判斷現(xiàn)在的控制模式是否選擇了檢測作用角及升程(下面僅稱作作用角)的偏差的檢測模式。在選擇了檢測模式的情況下，執(zhí)行步驟202的處理。在步驟202中，根據(jù)從ECU30發(fā)給致動器22的指令信號操作各氣缸的可變氣門傳動裝置16，各氣缸的進氣門12將其作用角設定成規(guī)定的小作用角。而且，在將進氣門12設定成小作用角的狀態(tài)下，進行內(nèi)燃機2的怠速運轉。
在接下來的步驟204中，僅使某特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化。而且，所謂理論空燃比運轉時的噴射量是指，在以內(nèi)燃機整體的空燃比、即所有氣缸的平均空燃比成為理論空燃比的方式調整各氣缸的燃料噴射量時的、該特定氣缸的燃料噴射量。這時的燃料噴射量的變動頻率避開人易于感覺到的頻率區(qū)域設定。特定氣缸之外的氣缸的燃料噴射量保持為理論空燃比運轉時的噴射量。在本步驟的最初執(zhí)行時，將特定氣缸設定為第1氣缸#1。
使第1氣缸#1的燃料噴射量周期地變化后，監(jiān)測那時的轉速并將其緩沖寄存在存儲器中(步驟206)。要是轉速的監(jiān)測時間達到規(guī)定時間，F(xiàn)FT等就對緩沖寄存的轉速數(shù)據(jù)進行過濾處理，抽出和燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分(步驟208)。
在接下來的步驟210中，首先，根據(jù)步驟208檢測出的轉速的變動測定其振幅。使某特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化時的轉速的振幅與該氣缸的吸入空氣量相對基準值(能實現(xiàn)理論空燃比燃燒的吸入空氣量)向過剩側的偏移量有關，吸入空氣量向過剩側的偏移量越大，轉速的振幅越大。而且，該氣缸中的作用角相對基準值向大作用角側的偏移量越大，吸入空氣量向過剩側的偏移越大。即，該氣缸中的作用角向大作用角側的偏移量越大，轉速的振幅越大。在步驟210中，通過將測定的轉速振幅和預先準備的對應表對照，算出在該氣缸中產(chǎn)生的作用角的偏移量。
在步驟212中，判斷是否對所有氣缸檢測了作用角的偏移。在殘留未檢測的氣缸時，前進到步驟216，執(zhí)行燃料噴射量的變動操作的特定氣缸的變化進行。具體地說，在現(xiàn)在的特定氣缸為氣缸號#n的氣缸的情況下，使特定氣缸變?yōu)榻酉聛淼臍飧滋?n+1的氣缸。在步驟216的處理后，再次進行步驟204至212的處理。在步驟204中，僅使步驟216設定的特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化。在所有氣缸的檢測結束、步驟212的條件成立之前重復執(zhí)行以上的循環(huán)。
在步驟212的條件成立的情況下，進行步驟214的判斷。在步驟214中，根據(jù)通過上述循環(huán)的執(zhí)行算出的每個氣缸的作用角的偏移量，計算氣缸間的作用角的偏差量。而且，判斷算出的作用角的偏差量是否超過規(guī)定的容許值。在作用角的偏差量不到容許值的情況下，由于沒有必要校正各氣缸的進氣門12的作用角，所以結束本程序，而不進行特別的處理。
另一方面，作為在步驟214的判定結果，作用角的偏差量為容許值以上的情況下，可以判斷為在氣缸間產(chǎn)生不能忽視的吸入空氣量的偏差。在這種情況下，由于對于每個氣缸有校正進氣門12的作用角的必要，所以ECU30輸出用于通知操作者或維修者“作用角中存在偏差”的信號(步驟218)。該信號中包含每個氣缸的作用角的偏移量的信息。來自ECU30的信號在每個氣缸的進氣門12的作用角被適當?shù)匦Ｕ覛飧组g的吸入空氣量的偏差被消除之前輸出。
根據(jù)以上的程序，和實施方式1相同，能正確地檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差。而且，能檢測出每個氣缸的作用角的偏移量，詳細地說，能檢測出朝向吸入空氣量相對基準值向過剩側偏移的大作用角側的偏移量。因此，根據(jù)本實施方式，能在對每個氣缸校正進氣門12的作用角(及升程)時容易地掌握其校正量，從而能迅速地消除氣缸間的吸入空氣量的偏差。另外，根據(jù)本實施方式，對于在檢測模式中，燃料噴射量的變動操作僅對多個氣缸中的一個氣缸進行，所以排氣空燃比的變動小，從而對廢氣排放的影響小。
另外，在上述實施方式中，通過由ECU30進行的上述步驟204、212、216的處理實現(xiàn)第5發(fā)明的“噴射量控制機構”，通過上述步驟206、208、210的處理實現(xiàn)第5發(fā)明的“計算機構”，通過上述步驟214、218的處理實現(xiàn)第5發(fā)明的“輸出機構”。
實施方式3下面，參照圖8說明本發(fā)明的實施方式3。
作為本發(fā)明實施方式3的吸入空氣量偏差檢測裝置，能通過在實施方式1中、使ECU30執(zhí)行圖8的程序代替圖5的程序來實現(xiàn)。
在實施方式2中，通過僅使多個氣缸中特定氣缸的燃料噴射量變動，檢測該氣缸的吸入空氣量的偏移。但是，在各氣缸中順序地發(fā)生燃燒，扭矩或轉速受現(xiàn)在處于燃燒行程中的氣缸的燃燒狀態(tài)的影響而變動。因此，即使在如實施方式1那樣、使所有氣缸的燃料噴射量同樣地變動的情況下，通過對每個氣缸監(jiān)測各氣缸的燃燒行程中的扭矩或轉速的變化并測定其振動振幅，也能對每個氣缸把握吸入空氣量的偏移程度。
圖8的程序表示本實施方式中由ECU30執(zhí)行的程序。在該程序中，根據(jù)上述的基本方法對每個氣缸檢測出進氣門12的作用角及升程的偏移，并基于其結果進行有無校正作用角及升程的必要的判斷。
在圖8所示程序的最初的步驟300中，判斷現(xiàn)在的控制模式是否選擇了檢測作用角及升程(下面僅稱作作用角)的偏差的檢測模式。在選擇了檢測模式的情況下，執(zhí)行步驟302的處理。在步驟302中，根據(jù)從ECU30發(fā)給致動器22的指令信號操作各氣缸的可變氣門傳動裝置16，各氣缸的進氣門12將其作用角設定成規(guī)定的小作用角。而且，在將進氣門12設定成小作用角的狀態(tài)下，進行內(nèi)燃機2的怠速運轉。
在接下來的步驟304中，使所有氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化。這時的燃料噴射量的變動頻率避開人易于感覺到的頻率區(qū)域設定。
在接下來的步驟306中，對每個氣缸監(jiān)測使燃料噴射量周期地變化時的轉速并將其緩沖寄存在存儲器中。監(jiān)測期間被設定為能將各氣缸的燃燒行程中等、各氣缸的燃燒施加給轉速的影響與其它氣缸的區(qū)別確認的期間。要是轉速的監(jiān)測時間達到規(guī)定時間，F(xiàn)FT等就對緩沖寄存的轉速數(shù)據(jù)進行過濾處理，對每個氣缸抽出和燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分(步驟308)。
在接下來的步驟310中，首先，根據(jù)步驟308檢測出的轉速的變動測定其振幅。使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化時、對每個氣缸監(jiān)測的轉速的振幅與各氣缸中的吸入空氣量相對基準值(能實現(xiàn)理論空燃比燃燒的吸入空氣量)向過剩側的偏移量有關，吸入空氣量向過剩側的偏移量越大，轉速的振幅越大。而且，該氣缸中的作用角向大作用角側的偏移量越大，吸入空氣量的偏移越大。即，越是作用角向大作用角側的偏移量大的氣缸，對每個氣缸監(jiān)測到的轉速的振幅越大。在步驟310中，通過將對每個氣缸監(jiān)測到的轉速振幅和預先準備的對應表對照，算出在各氣缸中產(chǎn)生的作用角的偏移量，根據(jù)算出的每個氣缸的作用角的偏移量計算氣缸間的作用角的偏差量。
在接下來的步驟312中，判斷步驟310算出的作用角的偏差量是否超過規(guī)定的容許值。在作用角的偏差量不到容許值的情況下，由于沒有必要校正各氣缸的進氣門12的作用角，所以結束本程序，而不進行特別的處理。
另一方面，在步驟312的判定結果、作用角的偏差量為容許值以上的情況下，可以判斷為在氣缸間存在不能忽視的吸入空氣量的偏差。對于這種情況，由于對于每個氣缸有校正進氣門12的作用角的必要，所以ECU30輸出用于通知操作者或維修者“作用角中存在偏差”的信號(步驟314)。該信號中包含每個氣缸的作用角的偏移量的信息。來自ECU30的信號在每個氣缸的進氣門12的作用角被適當?shù)匦Ｕ覛飧组g的吸入空氣量的偏差被消除之前輸出。
根據(jù)以上的程序，能正確地檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差。而且，能對每個氣缸檢測出作用角向大作用角側的偏移量，此時吸入空氣量相對基準值向過剩側偏移。因此，根據(jù)本實施方式，和實施方式2相同，能在對每個氣缸校正進氣門12的作用角(及升程)時容易地掌握其校正量，從而能迅速地消除氣缸間的吸入空氣量的偏差。
另外，在上述實施方式中，通過由ECU30進行的上述步驟304的處理實現(xiàn)第9發(fā)明的“噴射量控制機構”，通過上述步驟306、308、310的處理實現(xiàn)第9發(fā)明的“計算機構”，通過上述步驟312、314的處理實現(xiàn)第9發(fā)明的“輸出機構”。
實施方式4下面，參照圖9及圖10對本發(fā)明的實施方式4進行說明。
作為本發(fā)明實施方式4的吸入空氣量偏差檢測裝置能如下實現(xiàn)，即，在實施方式1中，代替圖3及圖4說明的吸入空氣量的偏差檢測的基本方法，使ECU30根據(jù)圖9及圖10說明的方法檢測進氣門12的作用角及升程。
下面，使用圖9及圖10說明本實施方式中使用的吸入空氣量的偏差檢測的基本方法。圖9及圖10表示在怠速狀態(tài)下，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化時的、缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速的變化。
在吸入空氣量向不足側偏移的氣缸(稱作濃燃氣缸)中，當如上所述使燃料噴射量變化時，缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速分別如圖9所示地變化。首先，缸內(nèi)空燃比經(jīng)過理論空燃比向濃燃側和稀燃側周期地變化。如使用圖2說明的那樣，當缸內(nèi)空燃比位于濃燃側時，扭矩相對空燃比的靈敏度小，與此相對，當缸內(nèi)空燃比位于稀燃側時，扭矩相對空燃比的靈敏度大。因此，在濃燃氣缸中，當缸內(nèi)空燃比位于濃燃側時，扭矩大致一定；當缸內(nèi)空燃比位于稀燃側時，扭矩與稀燃的程度對應地降低。轉速呈現(xiàn)和扭矩同樣的變化。理論空燃比運轉時的缸內(nèi)空燃比從理論空燃比向濃燃側偏移的越多，圖9中所示的扭矩的振動振幅ΔT和轉速的振動振幅ΔNe越小。
與此相對，在吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸(稱作稀燃氣缸)中，當如上所述使燃料噴射量變化時，缸內(nèi)空燃比、扭矩、轉速分別如圖10所示地變化。首先，缸內(nèi)空燃比在比理論空燃比靠稀燃側的區(qū)域周期地變化。由于當缸內(nèi)空燃比位于稀燃側時，扭矩相對空燃比的靈敏度大，所以扭矩、轉速以和缸內(nèi)空燃比的波形大致相同的波形周期地變化。這時的扭矩的振動振幅ΔT和轉速的振動振幅ΔNe大致成為最大值，不管理論空燃比運轉時的缸內(nèi)空燃比從理論空燃比向稀燃側偏移多少，都具有基本一定的大小。
鑒于以上原因，通過使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化，并監(jiān)測那時的扭矩或轉速的變化，能檢測出吸入空氣量向不足側偏移的氣缸的存在。即，在吸入空氣量向不足側偏移的氣缸存在的情況下，在所有氣缸中，扭矩、轉速的振動振幅與吸入空氣量適當時的振動振幅相比減小。而且，如果存在吸入空氣量向不足側偏移的氣缸，則相反地必然存在吸入空氣量向過剩側偏移的氣缸。因此，扭矩或轉速的振動振幅的減小表示在氣缸間存在吸入空氣量的偏差。
而且，濃燃氣缸中的吸入空氣量向不足側偏移的程度越大，扭矩、轉速的振動幅度越小。如果濃燃氣缸中的吸入空氣量向不足側偏移的程度大，則相反地可以說，稀燃氣缸中的吸入空氣量向過剩側的偏移程度也大。即，可以說氣缸間的吸入空氣量的偏差大。因此，通過檢測扭矩或轉速的變化，測定其振動幅度，可以正確地把握氣缸間的吸入空氣量的偏差程度。
和實施方式1相同，通過圖5的流程圖說明根據(jù)上述基本方法檢測進氣門12的作用角及升程的偏差用的程序。在最初的步驟100中，判斷是否選擇了檢測模式，在接著的步驟102中，在將各氣缸的進氣門12設定成小作用角的狀態(tài)下，進行內(nèi)燃機2的怠速運轉。
在接下來的步驟104中，使噴射器18的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化。使燃料噴射量周期地變化后，監(jiān)測那時的轉速并將其緩沖寄存在存儲器中(步驟106)，從緩沖寄存后的轉速數(shù)據(jù)中抽出和燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分(步驟108)。
在接下來的步驟110中，根據(jù)步驟108檢測出的轉速的變動測定其振幅。氣缸間的吸入空氣量的偏差量越大，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化時的轉速的振幅越小。而且，作用角的偏差越大，氣缸間的吸入空氣量的偏差越大。即，氣缸間的作用角的偏差量越大，轉速的振幅越小。在步驟110中，通過將測定的轉速振幅和預先準備的對應表對照，算出氣缸間產(chǎn)生的作用角的偏差量。
在接下來的步驟112中，判斷在步驟110中算出的作用角的偏差量是否超過規(guī)定的容許值。在作用角的偏差量為容許值以上的情況下，輸出用于通知“作用角中存在偏差”的信號(步驟114)。根據(jù)該信號，對每個氣缸校正進氣門12的作用角(及升程)，由此能迅速地消除氣缸間的吸入空氣量的偏差。
另外，在上述實施方式中，使用圖9及圖10說明的吸入空氣量的偏差檢測的方法也能適用于根據(jù)實施方式2及實施方式3的進氣門12的作用角及升程的偏差檢測。如下面的簡單說明，這種情況能對每個氣缸檢測出作用角相對基準值向小作用角側的偏移量。
首先，在適用于根據(jù)實施方式2的偏差檢測的情況下，使特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化，并檢測那時的轉速的振幅。檢測到的轉速的振幅與該氣缸的吸入空氣量相對基準值向不足側的偏移量有關，向不足側的偏移量越大，轉速的振幅越小。而且，該氣缸中的作用角相對基準值向小作用角側的偏移量越大，吸入空氣量向不足側的偏移越大。即，作用角向小作用角側的偏移量越大，轉速的振幅越小。因此，通過將測定的轉速振幅和預先準備的對應表對照，能算出在該氣缸中產(chǎn)生的作用角向小作用角側的偏移量。
在適用于根據(jù)實施方式3的偏差檢測的情況下，使所有氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化，并對每個氣缸檢測那時的轉速的振幅。對每個氣缸檢測到的轉速的振幅與各氣缸中的吸入空氣量相對基準值向不足側的偏移量有關，向不足側的偏移量越大，轉速的振幅越小。而且，該氣缸中的作用角相對基準值向小作用角側的偏移量越大，吸入空氣量向不足側的偏移越大。即，作用角向小作用角側的偏移量越大，轉速的振幅越小。因此，通過將對每個氣缸測定的轉速振幅和預先準備的對應表對照，能算出在各氣缸中產(chǎn)生的作用角向小作用角側的偏移量。
實施方式5下面，參照圖11說明本發(fā)明的實施方式5。
作為本發(fā)明實施方式5的吸入空氣量偏差檢測裝置，能通過在實施方式1中、使ECU30執(zhí)行圖11的程序代替圖5的程序來實現(xiàn)。
根據(jù)實施方式2及實施方式3的偏差檢測，能對每個氣缸檢測出作用角相對基準值向大作用角側的偏移量。而且，如實施方式4中說明的那樣，通過將使用圖9及圖10說明的吸入空氣量的偏差檢測的方法適用到根據(jù)實施方式2及實施方式3的偏差檢測中，能對每個氣缸檢測出作用角相對基準值向小作用角的偏移量。因此，如果組合這兩種方法，在作用角的偏移相對基準值為大作用角側的偏移，或為小作用角側的偏移的情況下，都可以對每個氣缸檢測其偏移量。
例如，對于應用根據(jù)實施方式2的偏差檢測方法的情況，使特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化，接著，從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化。這樣，在特定氣缸中產(chǎn)生的作用角的偏移相對基準值為大作用角側的偏移，或為小作用角側的偏移的情況下，都能正確地檢測出該偏移量。結果，在對每個氣缸校正進氣門12的作用角(及升程)時，可以更正確地把握其校正量。
而且，對于應用根據(jù)實施方式3的偏差檢測方法的情況，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化，并對每個氣缸檢測轉速，接著，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化，并對每個氣缸監(jiān)測轉速。這樣，能檢測出濃燃氣缸和稀燃氣缸兩者的存在，而且不管各氣缸的作用角的偏移是大作用角側還是小作用角側，都可以正確地檢測出其偏移量。
可是，對于使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化的情況，如圖10所示，在本來吸入空氣量就向過剩側偏移的稀燃氣缸中，缸內(nèi)空燃比進一步稀燃化。由于在空燃比中存在燃料能正常燃燒的可燃燒范圍，所以當缸內(nèi)空燃比過于稀燃化時，在該稀燃氣缸中可能產(chǎn)生失火的情況。因此，雖然有必要以稀燃氣缸中的缸內(nèi)空燃比不超過可燃燒范圍的稀燃側界限(稀燃界限)的方式使燃料噴射量變化，但是，當燃料噴射量向減小側的變化幅度減小時，恐怕不能正確地檢測出吸入空氣量向不足側偏移的濃燃氣缸。
為了不引起稀燃氣缸中失火現(xiàn)象而正確地檢測出濃燃氣缸，僅針對稀燃氣缸以外的氣缸使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化即可。即，在濃燃氣缸的檢測之前檢測出稀燃氣缸，之后，對于稀燃氣缸之外的氣缸、對每個氣缸進行濃燃氣缸的檢測。這樣，能正確地檢測出濃燃氣缸，而沒有必要減小燃料噴射量向減小側的變化幅度。
圖11的程序表示本實施方式中由ECU30執(zhí)行的程序。在該程序中，如前所述，首先對每個氣缸檢測吸入空氣量向過剩側的偏移，接著，對吸入空氣量向過剩側偏移的稀燃氣缸以外的氣缸，對每個氣缸檢測吸入空氣量向不足側的偏移。而且，根據(jù)其結果判斷有無校正作用角及升程的必要。
在圖11所示程序的最初步驟400中，判斷現(xiàn)在的控制模式是否選擇了檢測作用角及升程(下面僅稱作用角)的偏差的檢測模式。在選擇了檢測模式的情況下，執(zhí)行步驟402的處理。在步驟402中，由從ECU30發(fā)給致動器22的指令信號操作各氣缸的可變氣門傳動裝置16，各氣缸的進氣門12將其作用角設定成規(guī)定的小作用角。而且，在將進氣門12設定成小作用角的狀態(tài)下，進行內(nèi)燃機2的怠速運轉。
在接下來的步驟404中，使計數(shù)器n初始化(n＝1)。該計數(shù)器n表示使燃料噴射量周期地變化的特定氣缸的氣缸號碼。在本實施方式中，和實施方式2相同，采用下述方法，即，檢測對每個氣缸使燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化，并測定其振動幅度，由此掌握每個氣缸中吸入空氣量的偏移程度。
在步驟406中，使特定氣缸(第n氣缸)的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化。而且，監(jiān)測那時的扭矩或轉速的變化，根據(jù)其振動幅度算出在該特定氣缸中產(chǎn)生的作用角向大作用角側的偏移量。另外，在步驟406中實施的處理的詳細內(nèi)容為和在圖7程序中的步驟204至210中說明的處理相同的內(nèi)容。
在步驟408中，判斷是否對所有氣缸檢測了作用角向大作用角側的偏移。在殘留未檢測的氣缸時，前進到步驟410，使進行燃料噴射量的變動操作的特定氣缸從第n氣缸變?yōu)榈趎+1氣缸。在步驟408的處理后，再次進行步驟406的處理。在步驟406中，僅使步驟410設定的特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側周期地變化。在所有氣缸的檢測結束、步驟408的條件成立之前重復執(zhí)行以上的循環(huán)。
步驟408的條件成立后，再次使計數(shù)器n初始化(n＝1)(步驟412)。在接下來的步驟414中，判斷現(xiàn)在的特定氣缸(第1氣缸)是否為吸入空氣量向過剩側偏移的稀燃氣缸，換言之，是否為作用角向大作用角側偏移的作用角大的氣缸。第1氣缸是否為稀燃氣缸的判斷根據(jù)步驟406的檢測結果進行。在判斷結果是第1氣缸為稀燃氣缸的情況下，前進到步驟420，使特定氣缸從第1氣缸變?yōu)榈?氣缸。在特定氣缸的變更后，再次進行步驟414的判斷，對新設定的特定氣缸進行是否為稀燃氣缸的判斷。
僅在步驟414的判斷結果為特定氣缸(第n氣缸)不是稀燃氣缸的情況下，執(zhí)行步驟416的處理。在步驟416中，僅使特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側周期地變化。而且，監(jiān)測那時的扭矩或轉速的變化，將其振動振幅和預先準備的對應表對照，算出在該特定氣缸中產(chǎn)生的作用角向小作用角側的偏移量。
在步驟416中，判斷是否對稀燃氣缸以外的所有氣缸檢測了作用角向小作用角側的偏移。在殘留未檢測的氣缸時，前進到步驟420，使進行燃料噴射量的變動操作的特定氣缸變?yōu)榻酉聛淼奶柎a的氣缸。在步驟420的處理后，在步驟414中判斷現(xiàn)在的特定氣缸是否為稀燃氣缸。在判斷結果是特定氣缸為稀燃氣缸的情況下，返回步驟420，使特定氣缸再次變?yōu)榻酉聛淼奶柎a的氣缸。而且，僅在由步驟420再設定的特定氣缸被判斷為稀燃氣缸的情況下，執(zhí)行步驟416的處理。在稀燃氣缸以外的所有氣缸的檢測結束、步驟418的條件成立之前重復執(zhí)行以上的循環(huán)。
在步驟418的條件成立的情況下，進行步驟422的判斷。在步驟422中，根據(jù)通過執(zhí)行上述步驟406、408、410的循環(huán)而對每個氣缸算出的作用角向大作用角側的偏移量、以及通過執(zhí)行上述步驟414、416、418、420的循環(huán)而對每個氣缸算出的作用角向小作用角側的偏移量，算出氣缸間的作用角的偏差量。而且，判斷算出的作用角的偏差量是否超過規(guī)定的容許值。在作用角的偏差量不到容許值的情況下，由于沒有必要校正各氣缸的進氣門12的作用角，所以結束本程序，而不進行特別的處理。
另一方面，在步驟422的判定結果是作用角的偏差量為容許值以上的情況下，可以判斷為在氣缸間存在不能忽視的吸入空氣量的偏差。對于這種情況，由于對于每個氣缸有校正進氣門12的作用角的必要，所以ECU30輸出用于通知操作者或維修者“作用角中存在偏差”的信號(步驟424)。該信號中包含每個氣缸的作用角的偏移量的信息。來自ECU30的信號在每個氣缸的進氣門12的作用角被適當?shù)匦Ｕ覛飧组g的吸入空氣量的偏差被消除之前輸出。
根據(jù)以上的程序，能正確地檢測出稀燃氣缸中的作用角向大作用角側的偏移量，而且，能不引起該稀燃氣缸中的失火現(xiàn)象而正確地檢測出濃燃氣缸中的作用角向小作用角側的偏移量。因此，根據(jù)本實施方式，能在對每個氣缸校正進氣門12的作用角(及升程)時更正確地掌握其校正量，從而能更迅速地消除氣缸間的吸入空氣量的偏差。
另外，在上述實施方式中，通過由ECU30進行的上述步驟406的處理實現(xiàn)第13發(fā)明的“第1噴射量控制機構”及“第1計算機構”。而且，通過由ECU30執(zhí)行的上述步驟414、416的處理實現(xiàn)第13發(fā)明的“第2噴射量控制機構”及“第2計算機構”。而且，通過由ECU30執(zhí)行的上述步驟422、424的處理實現(xiàn)第13發(fā)明的“輸出機構”。
其它實施方式上面雖然對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明不限于上述實施方式，在不偏移本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)能進行各種變形。例如，可以進行如下變形。
在上述各實施方式中，雖然在內(nèi)燃機2的怠速運轉中執(zhí)行檢測模式，但是在部分負荷運轉時也能執(zhí)行檢測模式。對于這種情況，優(yōu)選代替測定轉速的變動而測定扭矩的變動，根據(jù)其振動振幅檢測氣缸間的作用角的偏差。內(nèi)燃機2的產(chǎn)生扭矩由燃燒壓力、曲軸28的角速度算出等，能通過公知的方法求出。另外，檢測模式的執(zhí)行不限于扭矩為大致一定的正常狀態(tài)，即使在扭矩變化的過度狀態(tài)下也能執(zhí)行。如果如前所述的那樣由FFT等進行過濾處理，則能從扭矩的變化中抽出和燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分。
而且，在上述各實施方式中，盡管使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側周期地變化，但是也可以僅一段時間地向增大側或減小側變化。這種情況下，由于在內(nèi)燃機的扭矩、轉速中出現(xiàn)與氣缸間的吸入空氣量的偏差對應的變化，所以通過測定其變化幅度，能檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差。
而且，在上述各實施方式中，盡管將本發(fā)明應用到在進氣門12上具有可變氣門傳動裝置16的內(nèi)燃機中，但是本發(fā)明也適用于不具有可變氣門傳動裝置16的內(nèi)燃機。在這種內(nèi)燃機中，通過適用本發(fā)明，能檢測出伴隨進氣門12的組裝誤差等的氣缸間的吸入空氣量的偏差，并且通過根據(jù)檢測結果在每個氣缸中對進氣門12的組裝進行校正，能迅速地消除氣缸間的吸入空氣量的偏差。而且，對于在各氣缸中設有進氣控制閥的內(nèi)燃機，通過由本發(fā)明檢測吸入空氣量的偏差，能檢測出進氣控制閥的開度的偏差。
權利要求
1.一種吸入空氣量偏差檢測裝置，用于在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差，其特征在于，具有噴射量控制機構，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側任一側變化；計算機構，求出通過所述噴射量控制機構使燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；及輸出機構，將所述計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度作為表示氣缸間的吸入空氣量的偏差程度的指標值輸出。
2.如權利要求1所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，具有比較機構，將所述噴射量控制機構使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度超過所述基準值時，判斷為氣缸間的吸入空氣量的偏差超過容許水平。
3.如權利要求1所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，具有比較機構，將所述噴射量控制機構使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度低于所述基準值時，判斷為氣缸間的吸入空氣量的偏差超過容許水平。
4.如權利要求1至3中任一項所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，所述噴射量控制機構構成為，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向規(guī)定量增大側或規(guī)定量減小側周期性變化，所述計算機構構成為，從扭矩或轉速變化中抽出與燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分，將抽出的變動成分的振幅作為所述變化幅度求出。
5.一種吸入空氣量偏差檢測裝置，用于在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差，其特征在于，具有噴射量控制機構，使所述多個氣缸中的特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側任一側變化；計算機構，求出通過所述噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；及輸出機構，將所述計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度作為表示所述特定氣缸的吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出。
6.如權利要求5所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，具有比較機構，將所述噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度超過所述基準值時，判斷為所述特定氣缸中的吸入空氣量向過剩側的偏移超過容許水平。
7.如權利要求5所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，具有比較機構，將所述噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度低于所述基準值時，判斷為所述特定氣缸中的吸入空氣量向不足側的偏移超過容許水平。
8.如權利要求5至7中任一項所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，所述噴射量控制機構構成為，使所述特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向規(guī)定量增大側或規(guī)定量減小側周期性變化，所述計算機構構成為，從扭矩或轉速變化中抽出與所述特定氣缸的燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分，將抽出的變動成分的振幅作為所述變化幅度求出。
9.一種吸入空氣量偏差檢測裝置，用于在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差，其特征在于，具有噴射量控制機構，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側任一側變化；計算機構，對每個氣缸求出通過所述噴射量控制機構使燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；及輸出機構，將所述計算機構求出的每個氣缸的扭矩或轉速的變化幅度作為表示各氣缸中吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出。
10.如權利要求9所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，具有比較機構，相對每個氣缸，將所述噴射量控制機構使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度超過所述基準值時，判斷為該氣缸中的吸入空氣量向過剩側的偏移超過容許水平。
11.如權利要求9所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，具有比較機構，相對每個氣缸，將所述噴射量控制機構使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化時的所述變化幅度與規(guī)定的基準值進行比較；及判斷機構，在所述變化幅度低于所述基準值時，判斷為該氣缸中的吸入空氣量向不足側的偏移超過容許水平。
12.如權利要求9至11中任一項所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，所述噴射量控制機構構成為，使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向規(guī)定量增大側或規(guī)定量減小側周期性變化，所述計算機構構成為，從對每個氣缸采樣的扭矩或轉速的變化中抽出與燃料噴射量的變動頻率相同頻率的變動成分，將抽出的變動成分的振幅作為各氣缸中的所述變化幅度求出。
13.一種吸入空氣量偏差檢測裝置，用于在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差，其特征在于，具有第一噴射量控制機構，使所述多個氣缸中的特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側變化；第一計算機構，求出通過所述第一噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；第二噴射量控制機構，在所述第一計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度未超過規(guī)定的基準值的情況下，使所述特定氣缸的燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向減小側變化；第二計算機構，求出通過所述第二噴射量控制機構使所述特定氣缸的燃料噴射量變化時的扭矩或轉速的變化幅度；及輸出機構，將所述第一計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度、及所述第二計算機構求出的扭矩或轉速的變化幅度作為表示所述特定氣缸的吸入空氣量的偏移程度的指標值輸出。
14.如權利要求4、8、12中任一項所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，所述噴射量控制機構以人身體可感覺到的頻帶之外的頻率使燃料噴射量周期性變化。
15.如權利要求1至14中任一項所述的吸入空氣量偏差檢測裝置，其特征在于，具有換算機構，其將氣缸間的吸入空氣量的偏差換算為氣缸間的進氣門的作用角及/或升程的偏差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在具有多個氣缸的內(nèi)燃機中檢測氣缸間的吸入空氣量的偏差的裝置，其能正確地檢測出氣缸間的吸入空氣量的偏差。使燃料噴射量從理論空燃比運轉時的噴射量向增大側或減小側任一側變化。求出那時的扭矩或轉速的變化幅度，將求出的扭矩或轉速的變化幅度作為表示氣缸間的吸入空氣量的偏差程度的指標值輸出。
文檔編號F02D41/18GK1973124SQ200580020420
公開日2007年5月30日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權日2005年1月11日
發(fā)明者中坂幸博 申請人:豐田自動車株式會社